Non-instantaneous polarization dynamics in dielectric media

Third-order optical nonlinearities play a vital role for generation and characterization of some of the shortest optical pulses to date, for optical switching applications, and for spectroscopy. In many cases, nonlinear optical effects are used far off resonance, and then an instantaneous temporal response is expected. Here, we show for the first time resonant frequency-resolved optical gating measurements that indicate substantial nonlinear polarization relaxation times up to 6.5\,fs in dielectric media, i.e., significantly beyond the shortest pulses directly available from commercial lasers. These effects are among the fastest effects observed in ultrafast spectroscopy. Numerical solutions of the time-dependent Schr\"odinger equation are in excellent agreement with experimental observations. The simulations indicate that pulse generation and characterization in the ultraviolet may be severely affected by this previously unreported effect. Moreover, our approach opens an avenue for application of frequency-resolved optical gating as a highly selective spectroscopic probe in high-field physics

Non-instantaneous polarization dynamics in dielectric media

Third-order optical nonlinearities play a vital role for generation1,2 and characterization 3-5 of some of the shortest optical pulses to date, for optical switching applications6,7, and for spectroscopy8,9. In many cases, nonlinear optical effects are used far off resonance, and then an instantaneous temporal response is expected. Here, we show for the first time resonant frequency-resolved optical gating measurements1012 that indicate substantial nonlinear polarization relaxation times up to 6.5 fs in dielectric media, i.e., significantly beyond the shortest pulses directly available from commercial lasers. These effects are among the fastest effects observed in ultrafast spectroscopy. Numerical solutions of the time-dependent Schrödinger equation13,14 are in excellent agreement with experimental observations. The simulations indicate that pulse generation and characterization in the ultraviolet may be severely affected by this previously unreported effect. Moreover, our approach opens an avenue for application of frequency-resolved optical gating as a highly selective spectroscopic probe in high-field physics

Pd-catalysed amidation of 2,6-dihalopurine nucleosides. Replacement of iodine at 0 ºC

Pd-catalysed reactions of 2-Cl, 2-Br and 2-I derivatives of a 6-chloropurine nucleoside with benzamide have been compared, using Pd2dba3, Xantphos and Cs2CO3 in toluene, between 20 and 80 °C. The reactivity order was 2-I > 2-Br > 6-Cl ≫ 2-Cl. The 2-I substituent could be replaced even at 0 °C, under conditions disclosed here for the first time. On the other hand, the replacement of the chlorine atom at position 2 (2-Cl) required 110 °C

Localized instabilities of the Wigner equation as a model for the emergence of Rogue Waves

In this paper, we model Rogue Waves as localized instabilities emerging from homogeneous and stationary background wavefields, under NLS dynamics. This is achieved in two steps: given any background Fourier spectrum P(k), we use the Wigner transform and Penrose’s method to recover spatially periodic unstable modes, which we call unstable Penrose modes. These can be seen as generalized Benjamin–Feir modes, and their parameters are obtained by resolving the Penrose condition, a system of nonlinear equations involving P(k). Moreover, we show how the superposition of unstable Penrose modes can result in the appearance of localized unstable modes. By interpreting the appearance of an unstable mode localized in an area not larger than a reference wavelength λ0 as the emergence of a Rogue Wave, a criterion for the emergence of Rogue Waves is formulated. Our methodology is applied to δ spectra, where the standard Benjamin–Feir instability is recovered, and to more general spectra. In that context, we present a scheme for the numerical resolution of the Penrose condition and estimate the sharpest possible localization of unstable modes. Keywords: Rogue Waves; Wigner equation; Nonlinear Schrodinger equation; Penrose modes; Penrose conditio

EuReCa ONE—27 Nations, ONE Europe, ONE Registry A prospective one month analysis of out-of-hospital cardiac arrest outcomes in 27 countries in Europe

AbstractIntroductionThe aim of the EuReCa ONE study was to determine the incidence, process, and outcome for out of hospital cardiac arrest (OHCA) throughout Europe.MethodsThis was an international, prospective, multi-centre one-month study. Patients who suffered an OHCA during October 2014 who were attended and/or treated by an Emergency Medical Service (EMS) were eligible for inclusion in the study. Data were extracted from national, regional or local registries.ResultsData on 10,682 confirmed OHCAs from 248 regions in 27 countries, covering an estimated population of 174 million. In 7146 (66%) cases, CPR was started by a bystander or by the EMS. The incidence of CPR attempts ranged from 19.0 to 104.0 per 100,000 population per year. 1735 had ROSC on arrival at hospital (25.2%), Overall, 662/6414 (10.3%) in all cases with CPR attempted survived for at least 30 days or to hospital discharge.ConclusionThe results of EuReCa ONE highlight that OHCA is still a major public health problem accounting for a substantial number of deaths in Europe.EuReCa ONE very clearly demonstrates marked differences in the processes for data collection and reported outcomes following OHCA all over Europe. Using these data and analyses, different countries, regions, systems, and concepts can benchmark themselves and may learn from each other to further improve survival following one of our major health care events

Manipulation sekundärer prosodischer Merkmale mittels artikulatorischer Sprachsynthese

Hintergrund: Emotionale Eigenschaften beim Sprechen tragen wesentlich zu einer erfolgreichen Kommunikation bei. Dies gilt inzwischen nicht nur für natürliche Sprecher, sondern auch für die synthetisch unterstützte Kommunikation unserer digitalen Welt. Bei natürlichen Sprechern werden emotionale Eigenschaften durch ein komplexes Zusammenspiel prosodischer Merkmale unterschiedlicher Ebenen erzeugt, die nicht nur perzeptiv, sondern auch akustisch beschrieben werden können. Während die klassischen Merkmale (Tonhöhe, Dauer, Intensität) als prosodische Determinanten definierter Basisemotionen bekannt sind, ist über Einflüsse sekundärer Merkmale wie Vokaltraktlänge, Artikulationsgenauigkeit und Nasalität bisher wenig bekannt. Es ist daher Ziel dieses Beitrags, nachzuweisen, inwieweit sich diese sekundären prosodischen Merkmale mittels artikulatorischer Sprachsynthese perzeptiv plausibel synthetisieren lassen.Material und Methoden: In dieser Querschnittsstudie wurden neun 2-4-silbige Obstwörter möglichst originalgetreu mit dem Programm VocalTractLab 2.1 re-synthetisiert und anschließend hinsichtlich der Merkmale Nasalität, Vokaltraktlänge und Artikulationsgenauigkeit (mehrere Ausprägungen) manipuliert. In einem Hörexperiment wurden die Stimuli von 16 Probanden (10(FEMALE), 6(MALE), zwischen 19-49 Jahren) hinsichtlich Natürlichkeit und Erkennung der merkmalsmanipulierten Stimuli (Diskriminationstest) beurteilt. Die Daten der Diskriminationstests wurden mittels des Binomial Tests auf Gleichverteilung getestet.Ergebnisse: Die Probanden schätzten die möglichst originalgetreu re-synthetisierten Äußerungen zu 76% als ziemlich oder sehr natürlich ein. Die Hörer erkannten die merkmalsmanipulierten Stimuli in den Diskriminationstests mit Raten zwischen 77% und 96% hoch signifikant (p<.001). Lediglich die Erkennung der Manipulation einer erhöhten Artikulationsgenauigkeit war mit 54% zufällig.Diskussion: Die perzeptive Darstellung einer erhöhten Artikulationsgenauigkeit ist nicht gelungen. Es gibt Hinweise, dass die erfolgreich manipulierten sekundären prosodischen Merkmale Vokaltraktlänge, reduzierte Artikulationsgenauigkeit und Nasalität mögliche wichtige Einflussfaktoren beim Ausdruck emotionalen Sprechens sind.Fazit: Es wurde eine effektive Manipulation paralinguistischer Merkmale mittels artikulatorischer Synthese demonstriert, die sowohl in der Lehre als auch in der direkten Anwendung mit dem Patienten (visuelle und akustische Darstellungsmöglichkeit) in der logopädischen Therapie von Interesse sein könnte

Emotionswahrnehmung von Sequenzen eines synthetischen Sprechers

Hintergrund: Ziel dieser Arbeit war es zu prüfen, ob sich mittels artikulatorischer Sprachsynthese perzeptiv überzeugende Sequenzen in den grundlegenden Emotionen (Angst, Ekel, Freude, Trauer und Wut) durch die Modulation von klassischen prosodischen Merkmalen (z.B. Tonhöhe), kombiniert mit verschiedenen Phonationsarten, generieren lassen. Aufgrund physiologischer Zusammenhänge sowie Hinweisen aus der Literatur ist ein Einfluss von Vokaltraktlänge, Artikulationsgenauigkeit und Nasalität als sekundäre prosodische Merkmale anzunehmen. In Perzeptionsstudien wurde deshalb zusätzlich der Einfluss der sekundären prosodischen Merkmale auf die Wahrnehmung synthetisch generierter emotionaler Äußerungen untersucht.Material und Methoden: Von einem deutschen Profisprecher wurden fünf einphrasige emotional neutrale Sätze eingesprochen. Diese Äußerungen wurden mit VocalTractLab 2.1 möglichst originalgetreu re-synthetisiert. Durch Modulation der Merkmale Tonhöhe und -umfang, subglottischer Druck, Sprechgeschwindigkeit und Phonationsart wurde emotionales Sprachmaterial erzeugt. In einem weiteren Schritt wurden die Sequenzen hinsichtlich Nasalität, Vokaltraktlänge und verminderter Artikulationsgenauigkeit selektiv oder in Kombination manipuliert. In Hörexperimenten mit normakusen Probanden (N=48) erfolgte die kategoriale Zuordnung der perzipierten Emotionen sämtlicher generierter Stimuli.Ergebnisse: Die Sequenzen der Kategorien Angst, Freude, Neutral und Trauer wurden in allen Untertests signifikant über Zufallsniveau korrekt zugeordnet. Die zusätzliche systematische Manipulation der sekundären prosodischen Merkmale ergab für die Kategorien Ekel, Freude, Trauer und Wut signifikant höhere Erkennungsraten.Diskussion: Die Erkennungsraten der synthetisch erzeugten Sequenzen für die Emotionskategorien Angst, Ekel, Freude und Trauer sind vergleichbar mit denen von geschauspielerten natürlich-sprachigen Emotionsäußerungen. Die Erkennungsraten der Kategorie Wut zeigen hingegen, dass sich die Synthese unter Berücksichtigung weiterer Merkmalsmanipulationen möglicherweise noch verbessern ließe.Fazit: Neben dem Beitrag weitere Merkmale zur Beschreibung des emotionalen Sprechausdrucks zu finden (Grundlagenforschung) tragen die Ergebnisse dieser Arbeit dazu bei, die Entwicklung der emotionalen Sprachsynthese, sowie auch der emotionalen Spracherkennung voranzutreiben. Diese Gebiete sind eng mit dem Bereich der Mensch-Maschine-Kommunikation verwoben und neue Erkenntnisse weisen auch dort einen Nutzen auf (z.B. im Bereich der Dialogsysteme/bei elektronischen Kommunikationshilfen)

Laserbeschuss von Metallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen - Wirksamkeit und Gefährdung

Für einen effizienten und sicheren Betrieb von Laserwaffensystemen sind sowohl Abschätzungen der benötigten Laserleistung und Wirkungsdauer, als auch Modelle zur Gefährdungsabschätzung bzw. Risikoanalyse von großer Bedeutung. Am Institut für Technische Physik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt werden experimentelle Arbeiten zur Materialschädigung sowie zur Charakterisierung des Streu- und Reflexionsverhaltens unter der Einwirkung von Hochenergielasern durchgeführt. Grundlegende experimentelle Daten werden am Standort Lampoldshausen durch die Bestrahlung von Materialproben mit verschiedenen Laserleistungen gewonnen. Dabei wird die gestreute und spekular reflektierte Laserleistung mit Hochgeschwindigkeitskameras bzw. schnellen Detektoren zeitaufgelöst erfasst. Zusätzlich werden mit weiteren in der Anlage integrierten Sensoren, z.B. Wärmebild-Kamera und Spektrometer, Informationen über die beim Versuch auftretenden Temperaturen aufgenommen. Die Auswahl der untersuchten Zielmaterialien orientiert sich dabei an bei einem Einsatz möglicherweise zu erwartenden Materialien. Untersucht wurden verschiedene Metallproben, Kunststoffe sowie faserverstärkte Verbundwerkstoffe. In enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt wurde insbesondere C/C-SiC untersucht. Hier wurde auch eine umfangreiche Analyse der C/C-SiC-Proben nach der Bestrahlung durchgeführt sowie diese abschließend mittels Computertomographie vermessen. Herausfordernd ist, vor allem bei nicht-metallischen Proben, die Charakterisierung der Wirkung während der Bestrahlung, z.B. die Bestimmung der Durchbruchszeit. Hierzu wurden alternative Lösungsansätze, beispielsweise mit Hilfe der Thermographie, untersucht

Propagation, atmosphärische Streuung und Wirkung von Hochenergielasern

Die Wirkung mit Hochenergielasern über größere Distanzen wird gegebenenfalls signifikant durch die Wechselwirkung der Laserstrahlung mit der Atmosphäre beeinflusst. Zur Entwicklung vorhersagefähiger Modelle ist die Durchführung von Propagationsexperimenten mit Hochleistungslaserstrahlung unter Erfassung einer Vielzahl von atmosphärischen Daten unerlässlich. Das Institut für Technische Physik des DLR betreibt hierzu seit vielen Jahren am Standort Lampoldshausen eine Laserfreistrahlstrecke mit umfangreicher Diagnostik. Kürzlich durchgeführte Erweiterungen der Ausstattung sowie Eigenentwicklungen im Bereich der Sensorik haben die Möglichkeiten für Messungen deutlich erweitert, insbesondere bei der Diagnostik der Streustrahlung sowie hinsichtlich der Durchführbarkeit von Langzeitmessungen. Als Ergänzung zu den Wirkungs- und Propagationsexperimenten auf der Freistrahlstrecke wurde ein Laserwechselwirkungslabor aufgebaut, um die Wirkung auf kürzere Distanz reproduzierbar unter Ausschluss atmosphärischer Effekte zu untersuchen. Ein Schwerpunkt des Experiments ist die Diagnostik der Streuung und Reflektion der Hochenergielaserstrahlung am Target, da dies von besonderer Bedeutung für die Modellbildung zur Abschätzung des Risikos für Dritte beim Einsatz von Laserwaffen ist